0 引言

2022年9月5日12时52分，四川省甘孜州泸定县发生M_S 6.8地震（29.59°N，102.08°E），震源深度16 km（中国地震台网中心：ttps://www.cenc.ac.cn/cenc/dzxx/401457/index.html）。此次地震烈度最高为9度，等震线长轴呈NW走向，长度195 km，短轴长度112 km，6度及以上区域面积约19 089 km²，涉及四川省4个市州12个县市区。此次地震引发多处地质灾害，造成一定人员伤亡。房屋建筑和基础设施受损，道路、通信、供水供电等生命线多处中断（修济刚，2022）。徐泰然等（2022）根据震中位置、余震分布和震区活动断裂分布，结合区域构造背景及本次地震震源特征，判断发震断裂为鲜水河断裂雪门坎—磨西段，其成因是：青藏高原隆升和高原上地壳物质向南东挤出，导致鲜水河断裂南东段出现左旋走滑剪切运动，当雪门坎—磨西断裂附近应力累积到一定程度后快速释放，从而触发本次地震。位于同一构造块体（川滇菱形块体）的丽江狮子山地震台（下文简称狮子山台）VP垂直摆倾斜在震前记录到显著异常数据。

利用形变手段，尤其是连续观测的地倾斜及固体潮水平分量来预报地震是一条有希望的途径（陈德福，1993）。定点形变观测具有明确的物理意义，可为地震监测和地震预测研究提供准确及时的地壳运动信息，在数据跟踪分析和地震危险性判定中具有重要作用（李智蓉等，2018）。目前，国内学者对垂直摆及其观测资料进行了诸多研究，如：宋志英等（2017）、杨玲英等（2018）、何应文等（2019）研究了强震前的倾斜异常形态特征；李惠玲等（2018）、马援等（2018）、李小芬等（2019）、李春海等（2020）、尹传兵等（2020）研究了形变观测的相关干扰；张红秀（2020）等研究了倾斜仪观测的一致性与差异性。前人研究集中于仪器及干扰因素，异常形态与地震关系的深入分析及同一地质构造上强震与垂直摆的短临异常特征的研究均较少涉及。本文结合研究区地质构造，采用类比方法，对比分析2022年1月2日宁蒗M_S 5.5、4月16日宁蒗M_S 4.6、9月5日四川泸定M_S 6.8地震前狮子山台VP垂直摆数据异常特征，判断震前数据异常变化是否与此次泸定M_S 6.8地震存在对应关系。

1 台站概况

丽江狮子山台坐落于丽江古城西南、狮子山东麓，毗邻木府，与古城民居相连。台站大地构造位置处于青藏高原东南缘，印度板块与欧亚板块碰撞的侧翼，川滇菱形块体（皇甫岗等，2007）中部西边界丽江—小金河断裂西南端。印欧板块碰撞形成喜马拉雅山脉，同时下地壳及地幔物质沿喜马拉雅东构造结顺时针侧向挤出，进入川滇菱形块体（贺素歌等，2021）。丽江—小金河断裂形成于古生代，古生代—三叠纪活动性质为张性，构成扬子准地台和松潘—甘孜地槽的界线，第四纪时期，断裂运动具明显的左旋走滑特征，沿断裂有基性、超基性岩浆喷发和侵入，是切割岩石圈的深断裂带（安晓文等，2018）（图 1）。

狮子山台观测山洞建于20世纪70年代，1993年划归丽江古城区地震局，2019年4月改造，2020年12月架设1套VP-2型垂直摆倾斜仪进行形变观测，2021年1月27日试运行，同年9月11日并入云南省地震前兆台网中心系统。

该观测山洞进深55 m，台基为天然原岩，属于Ⅱ级台基噪声水平，岩性为第三纪角砾岩夹泥岩，岩石坚硬，胶结完整，洞顶覆盖层厚度达40 m；洞内温度常年约15.7 ℃，年变化小于0.2 ℃，满足形变观测环境要求；洞体外建有一间3层观测室，约60 m²，形变观测数据采集和供电系统安装在2楼观测室机柜内。

狮子山台周边无明显干扰因素，观测环境良好。VP垂直摆运行及校准正常，入网云南省地震前兆台网中心系统以来共出现缺数事件2次，其他时段形变数据采集、报送情况良好，数据记录连续、可靠。

2 形变数据异常

选取狮子山台垂直摆2021年9月至2022年12月形变观测数据绘制日均值曲线，结果见图 2，可知NS、EW分量准同步出现3次明显的转折加速倾斜—转折恢复的异常变化，异常特征统计结果见表 1。

据吴翼麟等（1994）提出的形变监测地震能力半径公式，可大概推断台站周边某一半径内形变监测能力，即可监测地震震级大小（或某震级地震是否在监测能力半径内）。公式如下

$\lg D_J=0.303(M+1.6)$

(1)

式中，D_J为形变监测地震能力半径，M为地震震级。将此次泸定地震震级6.8代入式（1），得到监测地震能力半径约351 km。代入2次宁蒗地震震级，则对应地震监测能力半径分别为142 km、76 km。由此判定，2022年1月2日宁蒗M_S 5.5地震在丽江狮子山台形变监测能力范围内，2022年9月5日四川泸定M_S 6.8地震有可能在丽江狮子山台形变监测能力范围内。2022年1月2日宁蒗M_S 5.5、2022年4月16日宁蒗M_S 4.6地震和2022年9月5日四川泸定M_S 6.8地震震中均位于台站东北侧，均发生在2022年，且与狮子山台位于同一构造块体（川滇菱形块体）。因此，选取2次宁蒗地震与此次泸定地震进行对比分析，判断狮子山台垂直摆震前形变数据变化是否为此次泸定M_S 6.8地震异常。

选取狮子山台垂直摆转折加速倾斜发生当天及前2天形变观测数据绘制分钟值曲线，结果见图 3。可见，快速倾斜时固体潮畸变，表现为固体潮波峰压低、波幅变小，波形甚至难以分辨；选取3次地震发生当日数据绘制分钟值曲线，明显可见震时同震响应现象，异常特征统计结果见表 1。

3 异常判定

狮子山台垂直摆观测数据出现趋势变化后，采取以下手段进行异常判定。

（1）仪器运行与观测环境干扰。对狮子山台垂直摆运行状况及台站周边观测环境进行全面检查，发现观测系统运行正常，观测环境未发生改变，表明此次形变数据异常变化非系统故障和环境干扰所致。

（2）降雨影响。分析发现，2022年2次宁蒗地震前狮子山台垂直摆形变异常均发生在无降雨时段，而泸定地震前异常阶段有降雨出现，且雨量较大。据调查，2022年6月27日丽江地区降雨量较大，EW、NS分量同时出现上升。狮子山台为判断垂直摆形变数据异常是否受到降雨影响，收集该区历史气象数据进行相关性对比，发现丽江年均降雨量约1 000 mm，5—10月为雨季，降雨量占全年的85%以上，7、8两月降雨集中（http://www.weather.com.cn/cityintro/101291401.shtml）；2022年降雨量与往年相差不大。

丽江盆地西北高、东南低，随着城市化建设，地表硬化面积扩大，雨水渗透不断减少，一般经由地表快速流向东南。由狮子山台地理位置可知，降雨对该台垂直摆影响较小，且降雨影响表现为EW分量上升、NS分量下降（李希亮等，2018；马援等，2018）。绘制2021年至2023年7月降雨量与垂直摆日均值同轴对比曲线，结果见图 4。

由图 4可知：除震前异常时段外，垂直摆EW分量均呈缓升状态；NS分量于2021年8月中旬由降转升，2022年6月底由缓降转急升，7月中旬转缓降，2023年1—7月呈缓升趋势。因此，狮子山台垂直摆趋势变化与降雨量相关性较差，说明降雨对该台垂直摆趋势变化无显著影响，排除降雨对垂直摆形变观测的影响。

（3）垂直摆倾斜指向与地震的关系。薄万举等（2005）通过对华北地区地倾斜倾向分布的研究，认为强震孕育中后期地形变可能出现空间配套和有序特征，地倾斜多指向或背向震中，并对1998年1月10日张北M_S 6.2地震进行研究，显示该地震前地倾斜方向确有指向或背向震中的趋势。张红秀等（2012）指出，倾斜仪观测数据变化有契合指向震中的特点。此次泸定M_S 6.8地震震中位于狮子山台北偏东向，垂直摆倾斜观测曲线加速向NE倾斜，后转折向SW，体现了指向或背向震中的特征。戴丹青等（2022）利用强震动数据对此次泸定M_W 6.6地震破裂过程进行了反演，破裂模型显示，地震破裂面呈NNW—SSE走向，与川滇菱形块体边界鲜水河断裂走向一致。垂直摆倾斜指向与此相背，与薄万举等（2005）指出的强震孕育中后期地形变有可能出现空间配套和有序特征，地倾斜多指向或背向震中的研究结果相吻合。可见，此次狮子山台垂直摆观测数据的趋势变化应为受到2022年9月5日四川省甘孜州泸定县M_S 6.8地震影响出现的空间配套和有序特征，判定为震前地球物理趋势性异常。

4 矢量图分析

孕震过程中会出现形变前兆异常的阶段性特征，即引起形变速率和方向的变化，其中方向变化判别标志为倾斜矢量图出现明显转折表现为打结或加速。相关震例有：2008年汶川M_S 8.0地震发生前，德阳金河地震台BSQ型数字垂直摆倾斜仪五日均值合成矢量图于2007年5月至2008年3月出现多次明显的“拐弯打结”现象（荆燕等，2009）；2013年甘肃定西M_S 6.6地震发生前，甘肃昔阳地震台水平摆倾斜仪记录出现打结异常形态（宋志英等，2017）；在2014年云南盈江、鲁甸、景谷3次6级以上地震发生前，云南省通海地震台垂直摆倾斜仪均出现具有明显指示意义的矢量打结短临异常现象，而且在鲁甸地震前2天、景谷地震前12天，矢量加速转折且转折方向均指向震中（蒋薇等，2015）。

狮子山台VP垂直摆倾斜观测在2022年1月2日宁蒗M_S 5.5、4月16日宁蒗M_S 4.6地震和9月5日四川省甘孜州泸定县M_S 6.8地震前，均出现“打结”现象，与宋志英等（2017）对2013年甘肃定西M_S 6.6地震的研究发现一致。选取2021年9月到2022年9月该台VP垂直摆倾斜观测数据绘制日均值矢量图，结果见图 5。

由图 5可见，3次地震发生前均出现“打结”现象，具体表现为加速倾斜转折，与原直线交叉形成不规则圆，后加速倾斜，可总结为打结—发震的过程。

（1）1月2日宁蒗M_S 5.5地震前矢量打结。由图 5(a)可见：2021年10月9日开始，曲线转折向N加速倾斜，10月30日反向转折向S，11月11日再次反向倾斜，11月13日形成一个不规则圆，完成打结后加速N倾，2022年1月2日发生云南宁蒗M_S 5.5地震。

（2）4月16日宁蒗M_S 4.6地震矢量打结。由图 5(b)可见：2022年2月14日开始，曲线由W转折向E倾斜，2月17日再转折向N加速倾斜，3月4日转折向SE，3月7日反向SW倾斜，3月12日形成一个不规则圆，完成打结后加速S倾，2022年4月16日发生云南宁蒗M_S 4.6地震。

（3）四川省甘孜州泸定县9月5日M_S 6.8地震矢量打结。由图 5(b)可见：2022年6月27日开始曲线加速向NE倾斜，6月29日与2月17日加速向N倾斜的曲线相交形成一个不规则圆，完成打结后加速NE倾，7月12日转折向SW倾斜，2022年9月5日发生四川省甘孜州泸定县M_S 6.8地震。

5 结论与讨论

在2022年1月2日宁蒗M_S 5.5、4月16日宁蒗M_S 4.6地震和9月5日四川省甘孜州泸定县M_S 6.8地震发生前，丽江狮子山台VP垂直摆倾斜曲线均具有转折加速倾斜—转折恢复中发震的特征，日均值矢量图则表现为打结—发震特征，表明该台垂直摆倾斜数据震前异常变化与四川泸定M_S 6.8地震的发生有一定对应关系。

陈立德等（2003）指出，形变异常与构造地震均为区域应力水平增加的结果，当块体受力后，变形区域应以整个构造块体为主。2次宁蒗地震发生在川滇菱形块体中部小金河断裂西侧，四川泸定M_S 6.8地震发生在川滇菱形块体东北边界鲜水河断裂带磨西断裂附近，而狮子山台位于川滇菱形块体中部分界线丽江—小金河断裂上。3次地震震中均位于台站东北方，且与台站处在同一构造块体上，构造位置相似可能是造成震前异常现象相似的主要原因。

3次地震异常现象出现时间及日均值矢量图打结后到发震的时长不一致，可能与地震震级不同而能量积累时间不一致相关。另外，由2022年1—9月狮子山台垂直摆日均值矢量图[图 6(b)]可知，打结异常由四川泸定M_S 6.8地震和4月16日宁蒗M_S 4.6地震共同造成，打结形成时间跨度较长，打结完成后距发震时间较长，相互之间是否存在干扰尚无定论。

因丽江狮子山台VP垂直摆倾斜观测时间尚短，今后需积累更多数据，选取更多震例验证研究结果。